PEA2488 – Eletrônica de Potência II Aplicações de Inversores

Apresentação em tema: "PEA2488 – Eletrônica de Potência II Aplicações de Inversores"— Transcrição da apresentação:

1 PEA2488 – Eletrônica de Potência II Aplicações de Inversores
Lourenço Matakas Junior Wilson Komatsu Versão outubro/2012 PEA – Depto. Eng. Energia e Automação Elétricas

2 Aplicações de Inversores
Conversores Fonte de Tensão (VSC) Conversores (inversores) VSC auto-comutados Implementação das chaves eletrônicas Modo de operação chaveado (ON/OFF) Operação em PWM Fonte de tensão ou fonte de corrente Associação de conversores Aplicações STATCOM Retificador com alto fator de potência Filtros ativos de harmônicas PEA2488 – Eletrônica de Potência II

3 Inversor tipo fonte de tensão monofásico (meia ponte ou half bridge)
Dois níveis de tensão PEA2488 – Eletrônica de Potência II

4 Fonte de tensão: Implementação das chaves
Chaves na implementação como fonte de tensão: Bidirecional em corrente e unidirecional em tensão PEA2488 – Eletrônica de Potência II

5 Operação com Modulação PWM
Vref: tensão desejada na saída do conversor Vc: Tensão na saída do conversor PEA2488 – Eletrônica de Potência II

6 PEA2488 – Eletrônica de Potência II
Geração do Sinal PWM Estratégia baseada na comparação de Vref com portadora triangular (natural sampling) PEA2488 – Eletrônica de Potência II

7 PWM com Portadora Triangular
Freqüência de chaveamento (fm) fixa Implementação simples (natural sampling) PEA2488 – Eletrônica de Potência II

8 Inversor Half-Bridge + Modulador PWM
Implementação do PWM com natural sampling PEA2488 – Eletrônica de Potência II

9 PEA2488 – Eletrônica de Potência II
Espectro do sinal PWM Referência senoidal a f(Vref)=60Hz Frequência da portadora fm=30*f(Vref)=1800Hz PEA2488 – Eletrônica de Potência II

10 Filtrando a corrente de saída
Utilização de filtro L aplicações: acionamentos CA, filtros ativos, STATCOM, retificadores, etc. PEA2488 – Eletrônica de Potência II

11 Comportamento do Filtro L
L=0.05H ; fm=1200Hz maior ripple!!! PEA2488 – Eletrônica de Potência II

12 Comportamento do Filtro L
L=0.05H ; fm=1200Hz PEA2488 – Eletrônica de Potência II

13 Comportamento do Filtro L
Como calcular o espectro da corrente??? >>> lousa L=0.05H ; fm=1200Hz PEA2488 – Eletrônica de Potência II

14 Comportamento do Filtro L
L=0.1H ; fm=1200Hz L ↑  menor ripple!!! PEA2488 – Eletrônica de Potência II

15 Comportamento do Filtro L
L=0.1H ; fm=1200Hz L ↑  menor ripple!!! PEA2488 – Eletrônica de Potência II

16 Aumento da frequência de chaveamento
L=0.05H ; fm=2400Hz fs ↑  menor ripple!!! PEA2488 – Eletrônica de Potência II

17 Aumento da frequência de chaveamento
L=0.05H ; fm=2400Hz PEA2488 – Eletrônica de Potência II

18 Filtrando a tensão de saída
Utilização de filtro LC Filtro LC precisa de controle de tensão de saída Aplicações: UPS, filtro ativo série, etc. PEA2488 – Eletrônica de Potência II

19 Comportamento do Filtro LC
L=0.05H ; C=10mF ; fm=1200Hz Ripple muito pequeno em Vcarga!!! PEA2488 – Eletrônica de Potência II

20 Comportamento do Filtro LC
Calculo do espectro na lousa L=0.05H ; C=10mF ; fm=1200Hz PEA2488 – Eletrônica de Potência II

21 Comportamento do Filtro LC
Impedância do filtro XL=19j  XL=378j  XC=-j265  XC=-13j R//XC=93-20 ( ) R//XC=13-82 ( ) f=1200Hz f=60Hz L=0.05H ; C=10mF ; fm=1200Hz PEA2488 – Eletrônica de Potência II

22 O resto do material será apresentado em outra aula separada
PEA2488 – Eletrônica de Potência II

23 Implementação de Conversores de Elevada Potência
Associação série / paralelo de chaves Associação série paralelo de conversores (Multiconversores) PEA2488 – Eletrônica de Potência II

24 PEA2488 – Eletrônica de Potência II
Formas de Onda Conversor único 3 conversores  4 níveis Multiconversor PEA2488 – Eletrônica de Potência II

25 Espectro dos conversores
Conversor único Multiconversor 3 conversores  1ª raia em 3 fchav PEA2488 – Eletrônica de Potência II

26 Multiconversores - Tipos
PEA2488 – Eletrônica de Potência II

27 Associação série com transformadores
Conexão de unidades trifásicas Conexão de unidades monofásicas PEA2488 – Eletrônica de Potência II

28 Associação série sem transformadores
Conversor em ponte completa Associação em série de dois conversores Conversor tipo NPC (Neutral Point Clamped) PEA2488 – Eletrônica de Potência II

29 PEA2488 – Eletrônica de Potência II
O conversor ponte H – PWM 2 níveis PEA2488 – Eletrônica de Potência II

30 O conversor ponte H – 2 níveis
Freq. Chaveamento =1200Hz PEA2488 – Eletrônica de Potência II

31 O conversor ponte H – 2 níveis
Freq. Chaveamento =1200Hz PEA2488 – Eletrônica de Potência II

32 PEA2488 – Eletrônica de Potência II
O conversor ponte H – PWM 3 níveis PEA2488 – Eletrônica de Potência II

33 O conversor ponte H – 3 níveis
Freq. Chaveamento =1200Hz Freq. Dos sinais =2400Hz!!!!!???? PEA2488 – Eletrônica de Potência II

34 O conversor ponte H – 2 níveis
Freq. Chaveamento =1200Hz 2400!!!??? PEA2488 – Eletrônica de Potência II

35 PEA2488 – Eletrônica de Potência II
Inversor VSC Mono / Inversor VSC Trifásico PEA2488 – Eletrônica de Potência II

36 PEA2488 – Eletrônica de Potência II
Ex. VAR GEN. Trifásico Inversor VSC trifásico ligado à rede CA; Neutro do inversor G2; Rede CA ligada em estrela com neutro G1 não conectado a G2; Vrede pico=100V; Vref pico=120V, Vd=120V; Impedância da Rede CA: XL=18 Ω; Frequência da portadora: fm=2400Hz PEA2488 – Eletrônica de Potência II

37 PEA2488 – Eletrônica de Potência II
Ex. VAR GEN. Trifásico Vrede pico=100V; Vref pico=120V (mesma fase!!) XL=18 Ω , fm=2400Hz, Vd=120V PEA2488 – Eletrônica de Potência II

38 PEA2488 – Eletrônica de Potência II
Ex. VAR GEN. Trifásico Tensão na fase R do conversor (VCr-g2) Tensão equivalente na fase R (VCr-g1) (impõe corrente) PEA2488 – Eletrônica de Potência II

39 PEA2488 – Eletrônica de Potência II
Ex. VAR GEN. Trifásico Espectro da tensão na fase R do conversor (VCr-g2) Espectro da tensão equivalente na fase R (VCr-g1) PEA2488 – Eletrônica de Potência II

40 Conversor fonte de corrente (CSC): Implementação das chaves
- Chaves na implementação como fonte de corrente: Bidirecional em tensão e unidirecional em corrente PEA2488 – Eletrônica de Potência II

41 Conversor Tipo Fonte de Corrente - 1 f
Ir pode assumir os valores : -IDC, 0, +IDC Note a implementação das chaves! PEA2488 – Eletrônica de Potência II

42 Conversor Tipo Fonte de Corrente - 3 f
Ir, Is, It podem assumir os valores : -IDC, 0, +IDC PEA2488 – Eletrônica de Potência II

43 Aplicações do Conversor tipo Fonte de Corrente
Derivação (tap) em sistemas HVDC Fontes para tochas de plasma Conversores para SMES (Super conducting Magnetic Energy Storage) PEA2488 – Eletrônica de Potência II